EFECTUL DOPPLER

Stai intr-o cafenea si te bucuri de vremea calduroasa sorbind o cafea cu gheata. Linistea iti este de-odata intrerupta de zgomotul teribil al unei sirene de ambulanta. Cu cat se aproprie, sunetul pare creasca pana cand, trecand, se transforma intr-o vaicareala. Scufundandu-se in distanta sirena scade in intensitate.
Cu toate astea, stiintific vorbind intensitatea sunetului a fost constanta intreaga perioada cat a fost perceput de urechea ta. Cum se numeste acest fenomen?
E vorba de efectul Doppler, pentru intaia oara descris din punct de vedere stiintific de catre Christian Doppler in anul 1842 si confirmat cativa ani mai tarziu prin experimente desfasurate cu ajutorul unui tren in miscare.
Efectul Doppler descrie diferenta de perceptie a frecventei dintre momentul in care un val de sunete paraseste sursa si momentul in care acesta ajunge la observator, fiind de fapt un rezultat al miscarii relative a sursei de sunet sau a observatorului in sine.
Frecventa masoara distanta dintre sunetele inalte. Daca sursa de zgomot se misca inspre observator, sau observatorul se misca spre sursa de zgomot, distanta dintre sunetele inalte va fi perceputa de catre observator ca fiind mult mica, intrucat fiecare sunet inalt va trebui sa parcurga mai putina distanta pana sa ajunga la urechile observatorului.
Pe de alta parte, cand sursa de zgomot sau observatorul se indeparteaza, sunetele inalte trebuie sa parcurga o distanta mai mare pana sa ajunga la urechea ascultatorului. Asa se poate explica fenomenul de crestere si descrestere a sunetelor unei sirene in momentul in care acestea sunt in apropierea noastra.
Efectul Doppler subliniaza faptul ca multe fenomene difera atunci cand le tratam din punct de vedere al experientei proprii. Frecventa Sonora a unei sirene creste sau scade fata de tine, un simplu cetatean asezat la masa unei cadenele, insa pentru soferul ambulantei lucrurile stau altfel. El nu percepe diferentele de frecventa, pentru ca de fapt acestea nu exista.

SURSA 03

Efectul Doppler constă în variaţia frecvenţei unei unde emise de o sursă de oscilaţii, dacă aceasta se află în mişcare faţă de receptor. Efectul Doppler poate fi constatat atât în cazul undelor electromagnetice (inclusiv lumina), cât şi în cazul undelor elastice (inclusiv sunetul). Frecvenţa măsurată creşte atunci când sursa se apropie de receptor şi scade când susrsa se depărtează de receptor.
Exemplu
Să considerăm o maşină ce trece pe lânga noi în viteză. Vom observa că sunetul produs de motor nu este „uniform”, ca urmare a fenomenului de variaţie a lungimii de undă a undelor sonore, datorat sursei aflate în mişcare. Când autovehiculul se apropie de observator, sunetul este mai acut (frecvenţe înalte), iar după ce trece de el, devine mai grav (frecvenţe joase).
Aplicaţii
Radarul de măsurat viteza unui obiect în mişcare
Radarul de măsurat viteza unui obiect se bazează pe acest efect. Aparatele radar măsoară lungimea de undă a undelor radio reflectate de o maşină în mişcare, prin aceasta putându-se stabili viteza mobilului.
Deplasarea spre roşu
În astronomie, efectul Doppler ne dă certitudinea că universul nu este static, deoarece, conform acestui principiu, stelele ce se departează de noi vor avea lumina deplasată spre "partea roşie" a spectrului, în vreme ce acelea care se apropie vor avea lumina deplasată spre "partea albastră" a spectrului. Ceea ce ne dă certitudinea că Universul este în expansiune este faptul că majoritatea observaţiilor ne arată că lumina ce ajunge la noi este deplasată spre roşu.
Ultrasonografia
Efectul Doppler poate fi utilizat în ultrasonografie, permiţând măsurarea vitezei de deplasare a sângelui în vase. Unda emisă are o frecvenţă bine determinată. În urma interacţiunii cu corpurile în mişcare (în cazul sângelui celulele şi microparticulele plasmatice) această undă îşi va schimba frecvenţa conform ecuaţiei doppler care ia în considerare şi mediul de propagare al undei. Dacă corpul căruia dorim să-i măsuram viteza se deplasează în acelaşi sens cu unda emisă, unda reflectată va avea o frecvenţă mai mică, dependentă de viteza de măsurat. Dacă corpul se mişcă în sens opus, unda reflectată va avea o frecvenţă crescută. Transductorul ultrasonografului emite unda sonoră, a cărei direcţie face un unghi £ cu direcţia coloanei de sânge. Viteza sângelui din vas (Vsg) va avea şi o componentă tangenţială, egală cu VsgXcos£ şi care deci va fi maximă când unghiul £ tinde la zero. Unda Doppler loveşte coloana de sange apoi se întoarce la transductor, care analizează diferenţa de frecvenţă. Luând în considerare diferenţa de frecvenţă dintre unda trimisă şi cea reflectată, particularităţile lichidului de propagare a undei şi unghiul descris £, procesorul ultrasonografului poate calcula instantaneu viteza coloanei de sânge din vas. Acest fenomen este deosebit de util în cardiologie (pentru evaluarea gradului de stenoza vasculara sau valvulara sau a regurgitatelor valvulare), în obstetrică (pentru studiul malformaţiilor vasculare, studiul fluxului sangvin transombilical, etc).

Repere: Efectul Doppler , ultrasonografie